化学热处理是一种通过将金属或合金工件置于含有适当活性介质的加热和保温环境中，使一种或几种元素渗入其表层，从而改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。这种工艺也被称为“表面渗扩”或“热扩渗”处理。
化学热处理的主要特征是固体扩散渗入，它不仅可以改变工件表面层的化学成分，还能改变其组织。渗层与基体之间存在扩散层，这种结构可以获得单一材料难以获得的性能，或者进一步提高工件的使用性能。
化学热处理的具体方法包括渗碳、渗氮、渗金属等，这些方法通过在加热过程中使活性介质分解或电离，产生的活性原子或离子被工件表面吸附并向内部扩散，从而在金属表层形成富含特定合金元素的渗层。
化学热处理的主要目的是提高工件表面的硬度和耐磨性，增强抗腐蚀能力，以及改善其他关键的机械性能，如抗疲劳性。这种工艺广泛应用于各种需要表面性能优化的机械零件和工模具的制造过程中。